基础工程第1章地基基础的设计原则.ppt

第2章 浅基础设计,2.1 概述,基础埋置深度的选择 地基承载力 刚性基础与扩展基础的设计计算 钢筋混凝土扩展基础结构设计,2.2 基础埋置深度的选择,室内地坪,室外地坪,埋置深度： 一般指基础底面到室外设计底面的距离(d不应浅于0.5米),宜大于100,确定基础埋深必须考虑建筑物的用途；有无地下室、设备基础和地下设施；基础的形式和构造；荷载大小和性质；工程地质和水文地质条件；相邻基础；地基土的冻胀作用；,2.2.1 建筑结构条件与场地环境条件,建筑结构条件包括建筑物用途、类型、规模与性质。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某些基础形式，这些要求常成为基础埋深的先决条件。 如：设置地下室或设备层及人防；,设置电梯处的电梯缓冲井,上、下水、煤气等各种管道,单厂排架柱与邻近设备基础,建筑物各部分功能要求不同或土质变化较大时,高层建筑物埋深： 箱、筏基： 1/15 桩箱、桩筏： 1/18-1/20,b3m,a2.5m,d, 条形：3.5 矩形：2.5,2.2.2 工程地质条件,上部结构,基 础,持力层,下卧层,软弱下卧层？,2.2.3 水文地质条件,选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态，以及地表水情况； 基础底面尽可能在地下水位以上； 地下水位以下时，除考虑基坑排水、坑壁围护以及保护地基土不受扰动外还应注意： 涌土、流砂的可能性,埋藏有承压水时，确定基础埋深时，要控制基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起开裂。,隔水层,潜水,上层滞水,承压水,h0槽底安全厚度,2.2.4 地基冻融条件,按地基规范地基土可分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀。 季节性冻土地基设计冻深计算：,2.3 地基承载力,pk,fa,正常使用状态下荷载效应的标准组合。,地基承载力特征值。,2.3.1 按地基规范89提供承载力表格确定,GB 5007-2002 不再采用！,2.3.2 按地基载荷试验确定,载荷板,千斤顶,百分表,堆载法,锚桩法,1,2,3,比 例 界 限,极 限 荷 载,Pcr,Pu,阶段1：弹性段,阶段2：局部塑性区,阶段3：完全破坏段,PS曲线,临 塑 荷 载,2.3.2 按地基载荷试验确定,密实砂土、较坚硬的粘性土等低压缩性土。 急进破坏的“陡降型”,松砂、软粘性土等高压缩性土。 渐进性破坏的“缓变型”,按载荷试验p-s线确定地基承载力,1、承载力特征值的确定,(1)有明显的比例界限时：取p1,(2)pu2.0 p1时：取1/2 pu,(3)无明显曲线段，承压 板面积0.25-0.5m2时:,低压缩性土： s/b=0.01-0.015,高压缩性土： s/b=0.02,按载荷试验p-s线确定地基承载力,2、原则： 同一层土，宜选取3个以上试验点，当个试验点所得的承载力特征值的极差不超过其平均值的30%时，取平均值作为该土层的承载力特征值fak。,2.3.3 按地基规范承载力公式确定,地基承载力特征值,GBJ7-89建筑地基基础规范中给出了承载力表，考虑到我国国土辽阔，地基土具有很强的区域特性，承载力表很难给出具体的建筑场地承载力准确值，因此，GB50007-2002 建筑地基基础规范取消了承载力表，新规范规定承载力特征值可有载荷试验或其他原位试验、公式计算并结合工程实践经验综合确定。,当b3m，d0.5m时,2.4 基础底面尺寸的确定,2.4.1 地基承载力验算,1、中心受荷基础,pk,2.偏心受荷基础,Myk相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值,双向偏心受荷,偏心基础计算步骤：,（1）按中心荷载预估基底面积A0或基宽b0,（2）把A0或b0放大10%40%得试算尺寸A或b,（3）根据A初选l和b,（4）根据l和b验算偏心距合基底边缘最大压力,（5）如满足 或稍有富余则l和b合适。,不满足，重新调整l和b，再进行验算，直至满足。,注意！, 单向偏心荷载作用点至具有最大压力的基底边缘的距离(m)。,必须指出：,Pkmax和pkmin相差不宜过大 一般认为：,中、高压缩土：,低压缩土：,例题2.1 柱截面300mm400mm，作用在柱底的荷载标准组合值:中心垂直荷载700kN，力矩80kNm，水平荷载13kN。其它参数见图7.19。试根据持力层地基承载力特征值确定基础尺寸。,解： 1、求地基承载力特征值,根据粘性土:e=0.7，IL=0.78,查表得b=0.3， d=1.6,2、初步选择基底尺寸,b=1.6m3m，不需要在对f进行宽度修正,3、验算持力层地基承载力,2.4.2 软弱下卧层的验算,(pk-pc)bl,p0=pk-pc,pz,Pz(l+2ztan)(b+ 2ztan),软弱下卧层,持力层,ES1,3ES2,ES1,ES2,按双层地基应力分布概念，上硬下软时，应力分布将向四周更为扩散，也就是说Ea1/Ea2越大，应力扩散越快，故越大。 试验表明：基底压力增加到一定程度后，传至软弱下卧层顶层的压力随之增加，即迅速减小，直到持力层冲剪破坏，一般不超过30。,例题7.7 图7.23中柱基础荷载标准组合值Fk=1100kN，Mk=140kNm；若基础底面尺寸lb=3.6m 2.6m，试根据图中资料验算基底面积是否满足地基承载力要求。,解： 1、持力层承载力验算,满足,FK=1100KN MK=140KNM,fak,fak,例题7.7 图7.23中柱基础荷载标准组合值Fk=1100kN，Mk=140kNm；若基础底面尺寸lb=3.6m 2.6m，试根据图中资料验算基底面积是否满足地基承载力要求。,解： 2、软弱下卧层验算,2.5 地基变形验算,2.5.1 地基特征变形 地基基础设计除保证地基的强度、稳定要求外，还要保证地基的变形控制在允许的范围内，以保证上部结构不因地基变形过大而丧失其使用功能。 调查研究表明，很多工程事故是因为地基基础的不恰当设计、施工以及部合理使用造成的，其中又以变形过大超过相应的允许值引起的事故居多。,独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量。,砌体承重结构沿纵向6-10m内基础两点的沉降差与距离之比。,独立基础在倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比。,两相邻独立基础中心点的沉降量之差。,2.5.2 地基特征值变形验算,在常规设计中，一 般针对结构特点、整体刚度和使用要求不同，计算地基变形某一特征值，验证是否超过允许值，即：,地基变形某一特征值，对应荷载标准值计算基底附加压力，按土力学方法计算沉降量后求得，传至基底荷载按长期效应组合，不计风荷载和地震作用,允许特征值，根据建筑物的结构特点、使用条件、地基土类别确定,I,II,III,I,II,III,2.6 钢筋混凝土扩展基础,1、基础边缘高度：,不小于200 不宜大于500,宜300500,2.6.1 扩展基础的构造要求,2、基底垫层：,3、钢筋：,4、混凝土,一般100,一般100,50100,50100,50100,不小于10mm 间距：100-200,b=2500时，0.9b,=C15,保护层厚度： 有垫层：70 无垫层：35,现浇钢筋混凝土剖面尺寸要求,插筋与柱中相同,插筋应满足锚固长度la、 laE要求： 一、二级抗震： laE =1.15la 三级抗震： laE =1.05la 四级抗震： laE =la,插筋下端宜做成直钩放在钢筋网上，当柱为轴心或小偏心受压基础高度大于等于1200或大偏心大于等于1400时 可仅将四角钢筋伸至钢筋网上，其余满足锚固长度即可。,不小于200 不宜大于500,2.6.2 扩展基础的计算,墙下钢筋混凝土条形基 础底板厚度和配筋,1、中心荷载作用：,计算Pn时不考虑G,II截面弯矩M和剪力V最大,2.偏心荷载作用,砖墙 a=b1+0.06,混凝土墙 a=b1,柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度和配筋计算,冲切破坏锥体最不力一侧斜截面,冲切破坏锥体的底面